【正文】 雖然這個設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。 祝所有的老師培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才！祝所有的同學(xué)在以后的人生道路上大展宏圖！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中了解了許多課外知識，開拓了視野，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 時光匆匆，轉(zhuǎn)眼間在母校度過了我的大學(xué)生涯。在論文選題、論文寫作過程中， 趙老師 都多次與我討論， 時常督促著我抓緊論文的進(jìn)度。 3)通過仿真驗(yàn)證了串級控制對干擾的強(qiáng)烈抑制能力，仿真過程中也熟悉了控制系統(tǒng)中 MATLAB 仿真的基本方法，相信對以后的學(xué)習(xí)會有所幫助。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 第五章 全文總結(jié) 本文介紹了雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 B 具有較強(qiáng)的抗擾動能力 在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的乘積愈大，則系統(tǒng)的抗擾動能力愈強(qiáng)，控制質(zhì)量愈好。 單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)的比較 經(jīng)過上面單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)的最終數(shù)據(jù)的比較，我們可 以看出 串級控制系統(tǒng)是改善和提高控制品質(zhì)的一種極為有效的控制方案。 B． 保持 P、 D 參數(shù)為定值，改變 I 參數(shù)，階躍響應(yīng)曲線如下： 參數(shù)： K1=12， Ti=10， TD= 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 圖 46 單回路 MATLAB仿真階躍響應(yīng)曲線波形 圖 參數(shù)： K1=12， Ti=1， TD= 圖 47 單回路 MATLAB仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 比較不同 I 參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可知，隨著 Ti 的減小，最大動態(tài)偏差增大，衰減率減小，振蕩頻率增大。 A. 將積分時間 Ti 調(diào)為最大值，即 MATLAB 中 I 參數(shù) 為 0，微分時間常數(shù) TD調(diào) 為零，比例帶δ為較大值，即 MATLAB 中 K 為較小值。 B 改變給定值，觀察被控制量的響應(yīng)曲線。對兩步整定法進(jìn)行簡化，在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將副控制器一次放好，不再變動，然后按照一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)。逐步逼近法是一種依次整定主回路、副 回路，然后循環(huán)進(jìn)行，逐步接近主、副回路最佳整定的一種方法。 當(dāng)加入副回路、副控制器，比較單回 路控制、串級控制系統(tǒng)性能的變化，串級控制系統(tǒng)框圖如下： 圖 32 串級系統(tǒng)框圖 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 串級控制系統(tǒng)從整體上來看是定值控制系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的控制精度。在液位串級控制系統(tǒng)中，我們選擇下水箱液位為主要被控參數(shù)，液體流量為控制變量。 由于申級控制系統(tǒng)具有上述特點(diǎn)，所以當(dāng)對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)且頻繁，負(fù)荷變化大，簡單控制系統(tǒng)滿足不了控制質(zhì)量的要求時，采用串級控制系統(tǒng)是適宜的。因此，一組調(diào)節(jié)器參數(shù)只能適應(yīng)一定的負(fù)荷和操作條件。關(guān)于副變最的選擇原則后面再詳細(xì)討論。所以在串級控制系統(tǒng)中，主回路是個定值控制系統(tǒng)，而副回路是個隨動控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路。 I積分時間在 PID控制系統(tǒng)中起著消除靜差的作用， I值越短積分在控制系統(tǒng)中的作用越強(qiáng)， I 的各個分段值應(yīng)根據(jù)對 PID 控制系統(tǒng)的被調(diào)參量的波動范圍確定。因?yàn)槠胀?PID 的控制系統(tǒng)其 P、 I、 D 三個參數(shù)在整定時對當(dāng)時的被調(diào)參量可能是合適的，但是被調(diào)參量時刻都在變化并且有時可能波動范圍很大。 其中， ? 為積分分離值，它可根據(jù)具體對象及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求來確定。 (4)積分項(xiàng)改進(jìn)的數(shù)字 PID 控制 在一般的 PID 控制中，當(dāng)存在較大的擾動和大幅度給定值變化時，此時有較大的偏差，由于系統(tǒng)的慣性和滯后，如果施加積分控制，往往會導(dǎo)致超大的超調(diào)和長時間的調(diào)節(jié)時間。同時，對于一些系統(tǒng) ，由于控制對象的復(fù)雜性、變化性，難以運(yùn)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行整定。 傳統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定主要是一些手動整定方法，階躍響應(yīng)是其整定 PID 參數(shù)的主要依據(jù)。對干擾多且頻繁的系統(tǒng)，要求振蕩幅值足夠大。然后按照經(jīng)驗(yàn)公式確定 PID 參數(shù)。該方法與臨界比例度法類似，在閉環(huán)系統(tǒng)中控制器只用比例作用，給定值作階躍擾動，從較大的比例帶開始，逐漸減小，直至被控量出現(xiàn) 10:1 的衰減過程為止，記下此時比例帶以及相鄰波峰之間的時間。該設(shè)計(jì)對象屬于雙水箱系統(tǒng)，整個對象控制通道相對較長，如果采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)上水箱有干擾 時，此干擾經(jīng)過控制通路傳遞到下水箱，影響控制效果，在實(shí)際生產(chǎn)中，如果干擾頻繁出現(xiàn)，將無法得到滿意的效果。其中時間常數(shù)的大小決定了系統(tǒng)反 應(yīng)的快慢，時間常數(shù)越小，系統(tǒng)對輸入的反應(yīng)越快，反之，若時間常數(shù)較大（即容器面積較大），則反應(yīng)較慢。 雙容水箱 數(shù)學(xué)模型的建立 雙容液位過程如下所示： 圖 22 兩容器的流出閥均為手動閥門，流量 Q1只與容器 1 的液位 h1 有關(guān)，與容器 2 的液位 h2 無關(guān)。 機(jī)理法 用機(jī)理法建模就是根據(jù)生產(chǎn)過程中實(shí)際發(fā)生的變化機(jī)理，寫出各種有關(guān)的平衡方程如：物質(zhì)平衡方程；能量平衡方程；動量平衡方程；相平衡方程以及反映流體流動、傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等基本規(guī)律的運(yùn)動方程；物性參數(shù)方程和某些設(shè)備的特性方程等，從中獲得所需的數(shù)學(xué)模型。如果模型與實(shí)際吻合較差 ,則應(yīng)該修改假設(shè)，再次重復(fù)建模過程。 4） 模型求解 利用獲取的數(shù)據(jù)資料，對模型的所有參數(shù)做出計(jì)算（或近似計(jì)算）。 1）模型準(zhǔn)備 了解問題的實(shí)際背景，明確其實(shí)際意義，掌握對象的各種信息。建立教學(xué)模型的過程，是把錯綜復(fù)雜的實(shí)際問題簡化、抽象為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。這種應(yīng)用知識從實(shí)際課題中抽象、提煉出數(shù)學(xué)模型的過程就稱為 數(shù)學(xué)建模 （ Mathematical Modeling） 。這樣使控制系統(tǒng)能夠達(dá)到更好的控制要求，提高了系統(tǒng)的控制性能。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，很多場 合都要對液位進(jìn)行控制，使其高精度、快速度地到達(dá)并保持給定的數(shù)值。當(dāng)被測液體處于高位時則被測液體與光電開關(guān)形成一種分界面，當(dāng)被測液體處于低位時，則空氣與光電開關(guān)形成另一種分界面。而在完成傳統(tǒng)的 PID操作控制系統(tǒng)后，未來我們更將利用 Geic Algorithms 找出最好的參數(shù)并建構(gòu)在液位控制系統(tǒng)。目前，我國液位控制主要以常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應(yīng)一般系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。 在輕工行業(yè)中，液位控制的 應(yīng)用非常普遍，從簡單的浮球液位開關(guān)、非接觸式的超聲波液位檢測一直到高精度的同位素液位檢測系統(tǒng)到處都可以見到他們的身影。液位控制由于其應(yīng)用極其普遍，種類繁多，其中不乏一些大型的復(fù)雜系統(tǒng)。PID 控制是以對象的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的一種控制方式。過程的穩(wěn)定被破壞后，往往具有自動趨向平衡的能力，即被控量發(fā)生變化時，對象本身能使被控量逐漸穩(wěn)定下來，這就具有慣性環(huán)節(jié)的特性。因此，當(dāng)流入 (流出 )對象的質(zhì)量或能量發(fā)生變化時，由于存在容量、慣性、阻力，被控參數(shù)不可能立即產(chǎn)生響應(yīng)，這種現(xiàn)象叫做滯后。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價格的下降，液位檢測的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)在 50 年代就有了相當(dāng)?shù)难芯浚S著人們逐漸認(rèn)識到它的一些優(yōu)點(diǎn)，如對攝動的某種完全適應(yīng)性，并可用來設(shè)計(jì)日益復(fù)雜對象的控制規(guī) 律，近年來又受到較大重視并獲得巨大的發(fā)展。應(yīng)用傳統(tǒng)控制理論基本能夠滿足工程技術(shù)及各種其它領(lǐng)域的需要。生產(chǎn)實(shí)際中的被控對象往往是由多個容積和阻力構(gòu)成的多容對象?？梢?，在實(shí)際生產(chǎn)中，液位控制的準(zhǔn)確程度和控制效果直接影響工廠的生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益甚至設(shè)備的安全系數(shù)。 Boiler drum, if the control level boiler is too low , can make level boiler overheating, possible accident。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題主要是基于 matlab\simulink 的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制對象為水箱液位，而通過 matlab 軟 件來模擬仿真。 在本設(shè)計(jì)中以液位控制系統(tǒng)的水箱作為研究對象，水箱的液位為被控制量，選擇了出水閥門作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。尤其是液位控制技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，比如，民用水塔供水，如果水位太低，則會影響居民的生活用水；工礦企業(yè)的排水進(jìn)水，如果排水或者進(jìn)水控制得當(dāng)與否，關(guān)系到車間的生產(chǎn)狀況；鍋爐汽包液位的控制，如果鍋爐內(nèi)液位過低，會使鍋爐過熱，可能發(fā)生事故；精餾塔液位控制，控制精度與工藝的高低會影響產(chǎn)品的質(zhì)量與成本等。 要求畢業(yè)設(shè)計(jì)中： 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 設(shè)計(jì)雙容水箱液位單回路反饋控制系統(tǒng)，采用 PID 控制并進(jìn)行仿真以及參數(shù)整定。 設(shè)計(jì)雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)。在這些生產(chǎn)領(lǐng)域里，基本上都是勞動強(qiáng)度大或者操作有一定危險(xiǎn)性的工作性質(zhì)，極容易出現(xiàn)操作失誤，引起事故，造成廠家損失。建立了 串級 液位控制算法。液位控制在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要的分量，它對生產(chǎn)的影響不容忽視，為了保證安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，對液位進(jìn)行及時有效的控制是非常必要的。 Jing flow, liquid level control tower control accuracy and level of the craft can influence the quality of the products and the cost, etc. In these production field, are basically labor strength or the operation has certain risk nature of work , extremely prone to accidents caused by operating error, the losses, killing manufacturer, Visible, in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment so, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of advanced level control methods and st